JPS5933171B2 - 冷延鋼板の連続焼鈍方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷延鋼板の連続焼鈍処理方法に関するものであ
り、特に表面品質に優れた加工用冷延鋼板を経済的に製
造する方法を提供するものである。

本発明は低炭素冷延鋼板や高張力低炭素冷延鋼板など加
工性の優れた鋼板を対象材料とする。

従来、絞り用などの冷延鋼板を製造するために実施され
ているタイト或はルーズに巻いた冷延コイルを箱型炉な
どのバッチ式で処理する焼鈍方法は全工程数日間という
長時間処理を要するため、極めて非能率であり、これを
解消するために、ＩＯ数分で処理ができる連続焼鈍方法
が数多く提案され幾何かは実際に稼動している。

連続焼鈍方法はバッチ式焼鈍に比較して能率面で画期的
といえるが、近時更に効率化の要請が強く、従来法より
短時間で焼鈍プロセスが完了する技術が要望されている
。

焼鈍時間の短縮化の対策として、電解清浄工程の省略を
兼ねて鋼板を直火炉で急速加熱する方法や、一次冷却に
水冷又は気体と水による気水混合の手段を用いて急速冷
却を行う方法が提案されているが、鋼板を直火加熱する
場合及び水系冷媒による冷却を行う場合には鋼板の表面
に酸化膜の形成がさけられない。

そのため酸化膜の除去手段が必要であり、これらの方法
として次のような例がある。

イ）特開昭５２−１４４３３１号公報に開示されている
ように直火式加熱炉による加熱及び均熱を行い、次いで
水冷却を行い、さらに再加熱、過時効処理後、最終工程
で酸化膜を酸洗除去する方法 町特開昭５３−１７５１８号公報に開示されているよう
に直火式加熱炉による加熱及び均熱を行い、−次水冷後
、過時効処理と同時に酸化膜を還元除去する方法 これらの方法においてはいずれも直火式加熱炉で加熱と
均熱を行うので酸化膜がかなり厚く形成され酸化膜の除
去時間が長くなる。

また周知の如く直火式加熱炉での燃料の燃焼条件として
は空気比が採用されるが、この空気比如何によっては鋼
板表面が酸化し、これが外観をそこねる原因となる。

そこで空気比１以下が連条採用される無酸化炉の使用が
考えられているが、この無酸化炉は厳密には酸化炉とし
ての機能を示す。

直火式加熱炉を有する連続焼鈍炉に供される冷延鋼帯に
対して電清処理を全く省略したり、或いは簡易に洗浄し
た場合には、冷延時に発生した鉄粉が冷延鋼帯に付着残
存し、これが直火式加熱炉で酸化される。

この酸化物の量が多い場合には均熱炉で酸化物膜の一部
が剥離し、これが均熱炉内で焼結現象により均熱炉内の
ハースロールにピックアップされて固着する。

しかしてこのピックアップによりハースロールを通過す
る高温度の銅帯に押し疵が発生する原因となる。

さらにイ）の方法においては一次冷却後、過時効処理す
るために再加熱を必要とし、−刃口）の方法においては
低温域である過時効処理時に酸化膜を還元除去するので
雰囲気中のＨ２濃度、露点などをかなり厳密に維持する
必要があり、しかも酸化膜が厚い場合には還元に要する
時間がかなり長くなること、などの問題点を有する。

本発明はこれら従来例の問題点を解決したもので、直火
式加熱炉の代りに輻射加熱炉を採用し、加熱及び均熱過
程での酸化膜の生成を防止すること、過時効処理のため
再加熱を必要さしない気液冷却を行うこと、一次冷却時
に形成した酸化膜は最終工程で簡単な酸洗を行い除去す
ること、等の組合せに特徴を有する。

本発明の要旨とするところは冷延鋼板を非酸化性或は還
元性雰囲気に保持した輻射加熱炉で昇温加熱し、次いで
再結晶温度よりＡｃ３点の温度範囲で１０秒以上前記輻
射加熱炉で均熱後、６００℃以上の温度から過時効処理
温度近傍まで冷媒として水と気体からなる気液を用いて
１０〜ｂ素ガス雰囲気中で過時効処理を行い、二次冷却
を行った後に酸洗することを特徴とする冷延鋼板の連続
焼鈍方法にある。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明において処理の対象とする鋼板は主に自動車ボデ
ーなどに一般的に使用される絞り用或は深絞り用冷延鋼
板、或は加工用高張力鋼板といわれるものであり、又場
合によっては金属メッキなどを施す表面処理用鋼板であ
っても良く、以下本発明ではこれらを一括して単に鋼板
と称する。

この鋼板を処理する冷延以前の工程は通常の方法で処理
され、連続焼鈍処理に通す鋼板は冷延工程での圧延油な
どは洗浄、無洗浄（簡易洗浄を含む）の何れの場合も採
用できる。

本発明は鋼板を加熱する手段として輻射加熱炉を用いて
再結晶温度よりＡｃ３点の温度範囲に加熱し引続き輻射
加熱炉で再結晶温度よりＡｃ３ 点温度範囲に１０秒
以上、好ましくは１０秒以上６０秒以下に保持する。

保持混相は処理する鋼板の特性（成分及び目的とする性
質）によって異るが、何れの場合においても、必ずしも
均一温度に保定する必要はなく再結晶化と結晶粒の成長
に適したヒートサイクルを採用することができる。

輻射加熱炉で加熱を行う場合は直火式加熱炉による加熱
に比べて加熱速度がおそいが炉内雰囲気を不活性ガス雰
囲気による非酸化性或は還元雰囲気に維持することによ
り加熱弁渦中に鋼板が酸化するのを防止することができ
る。

又昇温後の均熱保持においても鋼板が酸化しないように
非酸化性或は還元性雰囲気とする。

なお還元性雰囲気とする場合にはＨ２濃度を４係以上と
し、又露点を１０℃以下にすることが望ましい。

このように昇温及び均熱を輻射加熱で行うことにより加
熱過程での酸化膜の生成を防止できるので最終的に行う
酸洗時間を軽減できると共にハースロールへの酸化物の
ビッグアップを防止できる。

又簡単な酸洗処理を行うだけですむので表面性状のすぐ
れた鋼板を得ることができる。

本発明はこのように従来知られた輻射加熱炉を加熱手段
とするものであるが、輻射加熱炉で加熱均熱を行った後
に気液による一次急速冷却を行うこと及び一次冷却時に
生成した酸化膜を最終工程で除去することを組合せた点
に特徴を有し従来の連続焼鈍方法とは異なるものである
。

上述のように輻射加熱炉によって均熱保持した鋼板は次
いで一次冷却する。

この場合の冷却速度は鋼種によっても異るが焼鈍後の鋼
板の材質面から１０℃〜３００℃／秒で急速冷却する。

又その冷却開始湯度は後の過時効処理時間短縮という観
点から６００℃以上であることが必要であり、６００℃
から保持温度の範囲内の何れかの温度から行われる。

前記冷却速度の上限を３００℃／秒とした理由は以下の
とおりである。

■ 気液冷却の利点は気体と液体の比を変えることによ
り冷却速度を広範囲に変えてコントロールできることに
あり、本発明ではその利点を利用して高温から過冷却し
ないで過時効処理温度近傍まで冷却してそのまま引続き
過時効を行うことが可能である。

しかし冷却速度が３００℃／秒を超えると冷却中に過時
効処理温度近傍に鋼帯温度を維持することが不可能にな
り、常温近傍まで冷却された鋼帯を過時効処理温度まで
再加熱する必要があるため冷却速度は３００℃／秒以下
とする。

■ 冷却速度が３００℃／秒を超えると冷却が速すぎ銅
帯の形状が不良になる。

■ 過時効処理を行う理由は鋼中の炭化物が固溶化され
た状態で急冷を行い炭化物を過飽和の状態にすることに
より、次の過時効処理において炭化物の析出を促進させ
ることにある（その結果過時効処理時間が短縮される）
。

前記の急冷による、過時効過程での炭化物の析出促進の
効果は３００℃／秒で飽和するので冷却速度の上限は３
００°Ｃ／秒で良い。

一方下限を１０℃／秒とした理由は次のとおりである。

■ １０℃／秒未満では冷却速度がゆるやかすぎるため
冷却に時間を要し、設備を延長する必要があり設備費が
大きくなる。

■ 前記したように過時効処理での炭化物の析出を促進
させるためには鋼中の固溶炭化物を冷却時に過飽和の状
態にしておくことが必要であるが１０℃／秒未満では固
溶炭化物を過飽和にすることが困難である。

その結果、過時効処理時に炭化物の析出速度がおそくな
るので過時効処理に時間を要し、必然的に設備を延長す
る必要があり設備費が大きくなる。

■ 冷却速度がおそいほど銅帯表面に生成する酸化膜が
多く、１０℃／秒未満では最終的に酸洗しても鋼帯表面
の凹凸が著しく品質上方る。

一次冷却方法としては水中、或は沸騰水中に浸漬するな
どのいろいろな手段があるが、気体と液体の混合流体を
使用することによって過時効処理温度近傍に制御冷却す
ることができるため工業的に極めて有利である。

使用する気体は窒素ガスなどの不活性ガスを、又液体と
しては水が最も好ましい。

このような冷却処理によって１０〜ｂい制御冷却を可能
にし鋼板を過時効温度に導くことができる。

前述のように６００℃以上保持温度から水を冷媒として
一次冷却した場合には水蒸気酸化による酸化膜の生成が
さけられず、そのままでは外観が悪く、表面処理性能も
劣るので後工程で酸化膜を除去する必要がある。

一次冷却後の鋼板は過飽和に固溶している炭素を析出さ
せるため引続き過時効処理を行う。

過時効処理は３００〜５５０℃の温度範囲で３分以内の
条件下で行えば十分非時効性となる。

この過時効処理は前記の温度範囲に必ずしも均一に保持
する必要はなく、過時効処理ゾーンの入側は高温に、出
側は低湿になるように傾斜或は段階処理を行ってもよい
。

この好ましい温度は３５０〜４５０°Ｃであり、時間は
２分以下である。

過時効処理後の鋼板は室温まで二次冷却されるが、この
処理は従来から知られている条件を適宜選択する。

過時効処理後二次冷却された鋼板は一次冷却の際に生成
した酸化膜を除去するために酸洗処理する。

酸洗液としては従来使用されている塩酸、硫酸、燐酸、
などの無機酸が好ましいが、場合によっては蟻酸、蓚酸
などの有機酸を使用しても良い。

又酸洗法としては浸漬、スプレー、電解、など従来知ら
れている方法で行えばよい。

なお本発明においては、酸洗は一次冷却時に生成した薄
い酸化膜だけを除去するので非常に簡単な酸処理で除去
できることに特徴があり、しかも直火式加熱炉により昇
温、均熱時に生成した厚い酸化膜を酸洗した場合のよう
に酸洗後の鋼板の表面粗度が粗大化することがないので
表面性状の優れた鋼板が得られる。

酸洗した銅板は次に水洗されるが、酸洗後の鋼板は活性
でさびやすいので水洗後アルカリ液で中和することによ
り変色、錆などを防止することができる。

なお冷延鋼板例えば自動車ボディに使用される鋼板は塗
装して使用されるが、この際の塗装下地処理として燐酸
塩処理を施すのが一般的である。

本発明においては製造過程で鋼板表面に生成した酸化膜
を最終的に酸洗で除去するが、酸洗後の鋼板に次の処理
を行うことにより燐酸塩被膜の性能を向上することがで
きる。

すなわち酸洗後の鋼板に予め不溶性燐酸塩例えばＺｎ３
（ＰＯ４）２ を含む懸濁液を吹付は処理するか、或は
Ｎｉ 、 Ｚｎ 、 Ｍｎ等の薄膜を形成（例えば電気
メッキによるフラッシュコート）しておくとその後に行
う前述の塗装下地処理としての燐酸塩処理で結晶核の生
成が促進され、均一で緻密な燐酸塩被膜が得られる。

従って前述のＺｎ３（ＰＯ４）２吹付け、及びＮｉその
他の被膜処理を酸洗後の鋼板に行うことは塗装密着性、
耐食性などの向上に有用である。

以上説明したように本発明の特徴は鋼板の連続焼鈍にお
いて輻射加熱炉により加熱、均熱を行い加熱過程での鋼
板の酸化を防止し、過時効処理に際して再加熱を必要と
しない気液による冷却を行い、気液冷却時に生成した酸
化膜は最終工程で酸洗除去することにあり、このような
連続焼鈍方法で鋼板を製造することにより以下の効果が
得られる。

（イ）加熱過程では酸化膜が形成されず、一次冷却時に
発生した酸化膜のみを除去すればよいので後工程の酸洗
処理が簡略化できる。

（ロ）ハースロールへの酸化物のピックアップ現象を防
止できる。

（ハ）表面性状の良好な鋼板を得ることができる。

次に本発明を実施例にもとづいて説明するが、本発明は
必ずしもこの実施例に限定されるものではない。

板厚０．８ ｍｍの鋼板を用いて各種の条件を設定して
行った試験結果を第１表に示した。

なお第１表の比較例１、比較例２に示した酸化膜の生成
量の測定は本試験に先立って、本試験と同一条件で直火
炉によって加熱した鋼板をそれにつづくゾーンで常温の
窒素ガスを吹付けて急冷して試料を採取した。

次に採取した試料鋼板を５係塩酸水溶液中で酸洗して、
酸洗前後の重量差から酸化膜量をＦｅＯの厚みに換算し
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷延鋼板を非酸化性或は還元性雰囲気に保持した輻
   射加熱炉で昇温加熱し、次いで再結晶温度よりＡｃ３点
   の温度範囲で１０秒以上前記輻射加熱炉で均熱後、６０
   ０℃以上の温度から過時効処理温度近傍まで冷媒として
   水と気体からなる気液を用いて１０〜ｂ 霧冷却し、引つづき窒素ガス雰囲気中で過時効処理を行
   い、二次冷却を行った後に酸洗することを特徴とする冷
   延鋼板の連続焼鈍方法。